CN101230288A - 一种生物柴油的生产方法 - Google Patents

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柳娟
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Abstract

本发明公开了一种生物柴油的生产方法，它以植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油为原料，采用油脂无催化高压水解、脂肪酸气相酯化、中和脱醇及水洗、脂肪酸甲酯高真空连续蒸馏等四个方法步骤完成。本发明的生产方法具有反应时间短，原料转化率高，生产成本低，产品质量稳定等优点，适于工业化生产。

Description

一种生物柴油的生产方法
技术领域
本发明涉及一种生物柴油的生产方法，特别是涉及一种以植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油为原料的生物柴油的生产方法。
背景技术
众所周知，近年来，随着矿物能源的日益枯竭和人类对燃料能源需求量的迅速增加，人们费尽心机，加快了对可替代燃料能源的开发。生物能源以其资源永续的可再生性受到人们的关注。生物能源中的燃料酒精、生物制氢和生物柴油相继应运而生，其中的生物柴油以其优良的环保性能更备受人们的青睐。
目前，国内外生产生物柴油的方法主要有两种：一是采用动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行酯化反应，生成各相应的脂肪酸甲酯及乙酯的生物法；二是在催化剂的作用下的化学方法。化学方法又分为碱性催化剂作用下的化学碱催化剂法和酸性催化剂作用下的化学酸催化剂法。而现有化学酸催化剂法是将动植物油脂的各种油脚、地沟油、酸化油等加压水解，然后在酸性催化剂的作用下与甲醇进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯，再经脱醇和洗涤得到生物柴油，这种生产生物柴油的方法，原料必须使用酸化油，而酸化油必须转化为脂肪酸进行酯化反应，不仅甲酯产品未经高精度精制，造成产品质量不稳定，而且转化率低，使生产成本加大。
发明内容
本发明的目的是提供一种以植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油为原料，采用化学酸催化剂法使产品质量稳定、转化率提高并能进行工业化生产的生物柴油的生产方法。
本发明通过以下的技术方案来完成上述目的。这种生产生物柴油的方法包括以下步骤：
(一)、油脂无催化高压水解：将植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油为原料和水送入高效水解塔，压力保持在1.5～2.0Mpa，温度控制在210～230℃，原料经加热水解生成黑脂肪酸和甘油。
(二)、脂肪酸气相酯化：把步骤(一)中得到的黑脂肪酸另和14％(重量百分比)甲醇及1.5～2.5％酸催化剂(重量百分比)导入酯化釜，其温度控制在100～110℃范围内，进行气相酯化反应，生成粗脂肪酸甲酯。上述的酸催化剂是工业级浓度为98％以上的硫酸。
(三)、中和、脱醇及水洗：将步骤(二)中得到的粗脂肪酸甲酯再加入碱2％(重量百分比)和水送入中和釜，以中和酯化反应多余的酸、水脱除多余的甲醇和水洗粗脂肪酸甲酯。上述的碱为工业纯度98％以上的氢氧化钠。
(四)、脂肪酸甲酯高真空连续蒸馏：经中和、脱醇及水洗过的粗脂肪酸甲酯送入酯真空蒸馏塔，预热温度为210～230℃，采用压力为-0.3Mpa的薄膜蒸发器进行蒸馏，蒸馏后的混合脂肪酸甲酯(即生物柴油)从塔的中部馏出，塔底得到沥青，塔顶回收前馏分。
将步骤(一)中得到的甘油经甘油蒸发器、精馏塔进行中和、吸附、蒸馏后可得到含量达90％以上的工业级甘油。
采用本发明进行生产生物柴油和现有同类方法生产生物柴油相比具有以下优点：(1)反应时间：从原料进入高压水解到生产出成品油需9～10个小时，较现有的同类生产方法反应时间缩短了约30％；(2)转化率：本方法生产出来的从原料到产品的转化率达80％以上，而现有方法的产品转化率为40～60％；(3)本方法合理利用低位能热源，科学安排换热，较现有同类生产方法节能10-20％；(4)生产成本：由于使用油脂的下脚料，原料比直接使用油脂成本低，不需对原料进行前处理，不增费用吨成本3300元左右，而现有方法吨成本3800元左右；(5)用本发明生产出来的产品酸值为0.5mg/g，现有同类生产方法生产出的产品酸值为3～4mg/g，酸值的过高会产生对柴油机的腐蚀；(6)本发明的甘油回收率达90％以上；(7)色泽：本方法生产的产品色泽指数为1～2，较现有生产方法生产的产品色泽指数4～6的颜色浅。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步地说明。本实施例为非限定实施例。
实施例：本发明的一种生物柴油的生产方法包括下列步骤：
(一)、将植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油和水用屏蔽电泵送入高效水解塔，压力保持在1.5～2.0Mpa，温度控制在210～230℃的范围内，原料经加热水解生成黑脂肪酸和甘油。
(二)、把步骤(一)中得到的黑脂肪酸另和14％(重量百分比)甲醇、2％(重量百分比)的浓度为98％的硫酸导入酯化釜中，其温度控制在100～110℃范围内，进行气相酯化，生成粗脂肪酸甲酯。
(三)、将步骤(二)中生成的粗脂肪酸甲酯和工业纯度98％的2％(重量百分比)氢氧化钠及水加入中和釜，中和酯化反应中多余的硫酸、水脱除多余的甲醇以及水洗粗脂肪酸甲酯。
(四)、把步骤(三)中经中和、脱醇和水洗过的粗脂肪酸甲酯送入酯真空蒸馏塔，其预热温度为210～230℃，采用压力为-0.3Mpa的薄膜蒸发器进行蒸馏，蒸馏后的混合脂肪酸甲酯(即生物柴油)从塔的中部馏出，塔底得到沥青，塔顶回收得到前馏分。
将步骤(一)得到的甘油经甘油蒸发器、精馏塔进行中和、吸附、蒸馏后可获得含量达90％以上的工业级甘油。
使用本发明生产出的-5号生物柴油进行试验检测的结果见附表。
以上试验检测是由新疆昌吉回族自治州质量技术监督局检验所作出的。检测共进行了四次，其结果为四次的平均值。
附表：
    检测项目   标准要求   检测结果     备注
    密度(20℃)/(kg/m3)     860-900     880
    运动粘度(20℃)/mm2/s     3.0-8.0     4.3
    闭口闪点℃     ≥130     145
    冷凝点℃     ≤-5     -5
    硫含量     ≤0.05     0.04
    10％蒸余物残碳％     ≤0.3     0.2
    硫酸化灰分     ≤0.02     0.02
    水分(体积分数)％     ≤痕迹     痕迹
    机械杂质     无     无
    铜片腐蚀     ≤1级     1级
    十六烷值     ≥49     49
    氧化安定性(110℃)/小时     ≥60     75
    酸值(mgKOH/g)     ≤500ppm     480ppm
    游离甘油含量％     ≤0.02     0.02
    总甘油含量％     ≤0.24     0.2
    90％回收/℃     ≤360     358
注：检验依据为GB/T19147-2003《车用柴油》

Claims (3)

1.一种生物柴油的生产方法，以植物油的油脚酸化油、动物油脂、地沟油及餐饮废油为原料，其特征在于，包括下列步骤：
(一)、油脂无催化高压水解：将原料和水送入高效水解塔，压力保持在1.5～2.0Mpa，温度控制在210～230℃，原料经加热水解生成黑脂肪酸和甘油；
(二)、脂肪酸气相酯化：把步骤(一)中得到的黑脂肪酸另和14％(重量百分比)甲醇及1.5～2.5％酸催化剂(重量百分比)导入酯化釜，其温度控制在100～110℃范围内，进行气相酯化反应，生成粗脂肪酸甲酯；
(三)、中和、脱水及水洗：将步骤(二)中得到的粗脂肪酸甲酯再加入2％(重量百分比)碱和水送入中和釜，以中和酯化反应多余的酸、水脱除多余的甲醇和水洗粗脂肪酸甲酯；
(四)、脂肪酸甲酯高真空连续蒸馏：把步骤(三)经中和、脱醇和水洗过的粗脂肪酸甲酯送入酯真空蒸馏塔，其预热温度为210～230℃，采用压力为-0.3Mpa薄膜蒸发器进行蒸馏，蒸馏后的脂肪酸甲酯(即生物柴油)从塔中部馏出，塔底得到沥青，塔顶回收得到前馏分。
2.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的酸催化剂是工业级浓度为98％以上的硫酸。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于：中和用的碱为工业纯度达98％以上的氢氧化钠。
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